Wpływ niezachowania zapachu neutrin na obserwable a eksperyment GSI Tadek Kozłowski IPJ

Niezachowanie zapachu neutrin jest faktem ustalonym poprzez wykrycie: deficytu neutrin słonecznych; deficytu neutrin mionowych SK (atmosferycznych i akceleratorowych); deficytu neutrin akceleratorowych MINOS (i kształtu); deficytu neutrin reaktorowych KAMLAND L 0 = 180 km

To są eksperymenty „dissapearance” – znikania Eksperyment „appearance” – pojawiania się LSND niepotwierdzony przez MiniBoone. Jedyny (inkluzywny) eksperyment „appearance” to SNO, który znalazł, że całkowity strumień neutrin zgodny jest z mocą Słońca, a strumień ν e jest dużo mniejszy. Wciąż brak eksluzywnego eksperymentu (MINOS, OPERA, ICARUS, T2K ?)

Dane (głównie astrofizyczne) czynią dodatkowy zapach (neutrina „sterylne”) mało prawdopodobnym ν k – stan fizyczny Focka, o określonej masie c ik  cos  ik ; s ik  sin  ik Nowy paradogmat: Trzy stany masowe neutrin ν 1 ν 2 ν 3 (raczej Majorana a nie Diraca), których określone koherentne kombinacje są emitowane, lub mierzone jako neutrina o określonym zapachu poprzez towarzyszące im leptony naładowane.

Zapach α jest definiowany (prace C. Giunti) Np. - w procesie produkcji - w procesie detekcji - wybrane z różnych

gdyż α jest koherentną sumą k Stąd w procesie produkcji A więc w ogólności stan zapachowy zależy od produkcji. - założeniem

J  – słaby prąd naładowany opisujący P I  P F

Eksperyment zazwyczaj jest nieczuły na b. małe różnice mas ν: M αk = M α Całkowita amplituda procesu: Czyli koherentność stanu nie ma wpływu na wynik, gdyż jest identyczny jak dla bezmasowego neutrina o określonym (zachowującym się) zapachu. Jest to prawda, gdy masy neutrin są dużo mniejsze od doświadczalnej zdolności rozdzielczej pomiaru leptonu. - „klasyczny”element macierzowy

W procesie detekcji padające neutrino nie musi mieć określonego zapachu, jednakże proces detekcji zapach wybiera. Jeśli prawdopodobieństwo detekcji nie zależy od masy neutrina, to: przekroje czynne nie zależą od parametrów mieszania i są takie jak dla neutrin bezmasowych.

Najdokładniejszy test Uniwersalności Oddziaływań Słabych (UFI) BR nie zależy od mieszania neutrin, jedynie od nowej fizyki (np. Higgsa naładowanego) PEN chce uzyskać

Inne obserwable: efektywna masa neutrino mierzona w rozpadach efektywna masa neutrino Majorana mierzona przez podwójny bezneutrinowy rozpad beta dla neutrin zdegenerowanych oscylacje neutrin nie zależą od faz Majorana Neutrino Diraca jest sumą dwu neutrin Majarana – amplitudy się znoszą.

et al –14.01 Badanie wpływu stanu atomu na czasy życia rozpadu beta

Metoda (GSI): SIS produkuje jony (np. 152 Sm) MeV/N; Fragmenty oddziaływania z tarczą Be rozdzielane przez FRS; Pojedyncze zgęstki o energii 400MeV/N (< 1 μs) zawierające średnio dwa jony H - podobne wprowadzane do ESR (obwód m, próżnia bar); Chłodzenie stochastyczne i elektronowe schładza w ciągu 6-10 s jony o γ = 1.43 do Δv/v = 5*10 -7 M/q mierzone przez częstość (2 MHz) obiegu jonu metodą pomiaru sygnału szumu Schottky (SMS – Schottky Mass Spectroscopy); rozpady EC (wychwyt e) obserwowane przez inną (w ciągu 0.9  0.3 s) częstość obiegu przez zmianę masy (nie ładunku) - ESR zapewnia brak strat. Czas życia jonu w ESR > 1.5 h. EC {(A,Z) + e - }  {(A,Z-1)} +ν ładunek atomu się nie zmienia, β + {(A,Z) + e - }  {(A,Z-1) + e - } +e + zmniejsza się o 1

T osc = 7.06(8) s 7.10(22) s T = 7.9 min = 5.5 min(CM) 140 Pr (3.4min neutralny) 4.8 min = 3.4 min(CM) 142 Pm (0.67 min neutralny) Brak oscylacji: prawdopodobieństwo (?? – wg. PDG 5%) φ 16 s 11 s Χ 2 /D

Interpretacja autorów: oscylacje stanu jądro + neutrino υ 1 i υ M d = MeV/c 2 Δm 2 = 4.44(5) * eV

Uwzględnia rozmycia pędowe pierwotnego jądra(?) H - like 140 Pr  m 2 = 7.63(8) *10 -5 H - like 142 Pm  m 2 = 7.75(26)*10 -5 SNO i KAMLAND daje ostatnio

KARMEN

Błędny eksperyment – precesja spinu μ + decay –MuLan PSI Asymetrię wywołuje złamanie symetrii przestrzennej: np. ukierunkowany moment magnetyczny

Ze wstępu wynika, że rozpad beta jest określony przez niekoherentną sumę kanałów emisji neutrin o różnych masach -nie ma więc interferencji, czyli asymetrii Przyjęto, że Lecz jest to mieszanina dwu zapachów neutrin,gdyż jest różna od co tłumaczy pojawienie się interferencji

Wytłumaczenie: błąd pomiaru (np. zakłócenia, efekty progu czułości itp.); błąd analizy (wpływ początku widma, nieprawidłowa metoda obróbki danych -  2 słuszne jedynie dla dużej liczby zdarzeń; należało uwzględnić rozkład Poissona; złośliwość Natury (w praktyce nigdy nie uzyskuje się zerowej amplitudy); precesja momentu magnetycznego?? efekt – wpływ niezachowania zapachu neutrin istnieje, lecz nasz opis poprzez mieszanie wymaga zmiany.

Konkluzja: „Standardowe” niezachowanie zapachu leptonowego neutrin nie może wytłumaczyć zaobserwowanych oscylacji na czasowej krzywej zaniku rozpadu beta. A więc badania winny być kontynuowane i należy przeprowadzić dodatkowe testy. Zasadnicze pytanie do”wierzących”: Czym różni się ten pomiar czasu życia od milionów innych pomiarów słabych rozpadów jąder i cząstek elementarnych?